CN112760443B - 一种低钒铁水转炉炼钢的控制方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于冶金技术领域,尤其涉及一种低钒铁水转炉炼钢的控制方法及其应用。本发明中所用低钒铁水包括以下质量百分比的化学成分:C:4.0~4.4%,V:0.10~0.15%,Si+Ti:0.2~0.5%,P:≤0.13%,S:≤0.06%,其余为铁和不可避免的杂质元素。本发明在不改变原工艺路线的情况下,通过对转炉炼钢过程中的工艺控制,将低钒铁水转炉冶炼终点钢水的余钒回收率提高至9%~12%,实现了钒元素的有效回收,降低了后续合金化过程中钒合金的用量,降低了炼钢成本。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域,尤其涉及一种低钒铁水转炉炼钢的控制方法及其应用。
背景技术
钒是一种贵重金属,应用范围广,经济价值高,是一种极为重要的工业原料,可广泛用于钢铁、化工、航空航天、电子工业、生物和农业领域,钒在自然界的分布极为分散,常与其他金属共生,钒钛磁铁矿是钒的主要矿物资源,钒、铁、钛共生,一般将其冶炼成铁水后,再氧化吹炼得到钒渣作为生产钒产品的主要原料。
而在高炉冶炼低含钒铁水(钒元素质量百分含量0.1~0.15%)的过程中,转炉提钒后所得的钒渣品位较低,不适合钒化工企业的进一步加工,所以低含钒铁水一般不进行提钒操作直接炼钢,这就导致铁水中的钒元素在吹炼的过程中被氧化为V2O5转移至炉渣中,造成钒元素的浪费,且吹炼终点的余钒含量过低,在后续合金化过程中还需加入大量的钒合金,增加炼钢成本。
发明内容
针对现有技术中低钒铁水吹炼终点所得钢水中钒含量过低,导致铁水中原有的钒被浪费,后期合金化过程中还需加入大量的钒合金,导致生产成本升高的技术问题,本发明提供一种低钒铁水转炉炼钢的控制方法及其应用。
为达到上述发明目的,本发明实施例采用了如下的技术方案:
一种低钒铁水转炉炼钢的控制方法:所述低钒铁水包括以下质量百分比的化学成分:
C:4.0~4.4%,V:0.10~0.15%,Si+Ti:0.2~0.5%,P:≤0.13%,S:≤0.06%,其余为铁和不可避免的杂质元素;
所述低钒铁水在顶吹转炉中冶炼,采用单渣工艺,具体包括如下步骤:
S1、转炉内装入废钢,兑入所述低钒铁水,摇直转炉,开始吹炼;所述废钢与铁水的比例为2~4:100;
S2、吹炼开始至4~6min的阶段,加入造渣料并控制氧枪枪位1.3~1.4m;
S3、S2结束后的4~6min,加入造渣料并控制氧枪枪位1.2~1.4m;
S4、S3结束后的60~90s,控制氧枪枪位至1.0~1.1m,吹炼结束后出钢,得到终点钢水;
所述氧枪枪位为喷头到铁水液面的距离。
相对于现有技术:本发明通过对转炉炼钢的工艺控制,减少废钢加入量、提高吹炼终点前枪位、缩短终点前降枪吹炼时间等措施,提高了转炉终点温度和碳含量,将转炉终点温度控制在1650~1670℃,碳的百分含量控制在0.06~0.10%,抑制铁水中的钒元素进入炉渣,促进吹炼后期炉渣中V2O5的还原,提高了吹炼终点钢水的余钒含量,实现了钒元素的有效回收,降低了后续合金化过程中钒合金的用量,降低了炼钢成本。
优选地,氧枪喷孔数为3孔,吹炼过程中控制氧气流速为2.0~2.4马赫,氧枪压力0.9~1.1Mpa。
优选的氧气流速和氧气压力可以对冶炼体系进行搅拌,加速化渣剂的溶解控制冶炼体系的氧化反应速率,保证造渣过程的稳定性,避免溅渣的发生,保护炉衬。
优选地,S1中兑入的低钒铁水温度为1300~1350℃。
优选的铁水温度可以为转炉炼钢提供合适的初始热量,铁水中杂质元素的氧化成渣的效率同时保证炼钢过程的稳定,又能避免喷溅的发生。
优选地:S2、S3中加入的造渣料成分为石灰和其他造渣料,其他造渣料为轻烧白云石、生白云石、萤石等其中的一种或几种;吹炼过程中加入石灰的总质量比例为20~25kg/吨钢,加入其他造渣料的总质量质量比例为10~15kg/吨钢。
优选的转炉石灰质量比例可以最大限度的除去铁水中的杂质S、P等元素,提高渣料品质,而不造成造渣料的浪费,优选的其他造渣料的质量比例可以加速石灰溶解,改善熔渣的流动性,提高成渣速度,且能保护成渣的过程,防止喷溅,保护炉衬。
优选地,S2阶段加入所述石灰总量的1/2~2/3,S3阶段内加入剩余所述石灰;S2阶段加入其他造渣料总量的1/2~2/3,S3阶段内加入剩余所述其他造渣料。
优选的造渣料加入制度可以维持整个熔炼体系的稳定性,既能使化渣料快速溶解,加速成渣效率,又能防止喷溅,保护炉衬。
本发明实施例还提供上述低钒铁水转炉炼钢控制方法在生产HRB400E钢种中的应用,用所述吹炼终点钢水生产HRB400E钢种。将终点钢水转移至后工序,经LF精炼、连铸后生产HRB400E型钢。
优选地,所述HRB400E钢种中的元素含量按重量百分比计,包括:C:0.2~0.25%,Si:0.35~0.6%,Mn:0.125~0.160%,V:0.03~0.05%,P≤0.045%;S≤0.045%,其余为Fe及不可避免的杂质元素。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
一种低钒铁水转炉炼钢的控制方法,低钒铁水中包括以下质量百分比的元素:C:4.31%,Si+Ti:0.34%,P:0.118%:S:0.043%,V:0.137%,其余为铁和不可避免的杂质元素;
S1、转炉内装入2吨废钢,兑入99吨1315℃含有上述质量百分比元素的低钒铁水,摇直转炉开始供氧吹炼,氧枪喷孔数为3孔,氧气流速为2.2马赫,压力1.0MPa;
S2、吹炼开始后至5min的阶段,控制氧枪枪位保持在1.4m,吹炼过程中加入石灰1050kg,白云石和萤石的混合物600kg;
S3、S2结束后的6min,控制氧枪枪位保持在1.3m,保持原氧压和流速继续吹炼,吹炼过程中加入石灰1030kg,轻烧白云石和萤石的混合物588kg;
S4、S3结束后的60s,控制氧枪枪位在1.1m,吹炼结束后出钢,得到终点钢水。
测量所得终点钢水的碳含量、温度、钒含量后将所得终点钢水转移至后工序,经LF精炼、连铸后生产HRB400E型钢,具体包括以下质量百分比的成分:C:0.2%,Si:0.35%,Mn:0.125%,V:0.03%,P:0.045%;S:0.045%,其余为Fe和不可避免的杂质元素。
实施例2
一种低钒铁水转炉炼钢的控制方法,低钒铁水中包括以下质量百分比的元素:C:4.24%,Si+Ti:0.28%,P:0.121%:S:0.039%,V:0.126%,其余为铁和不可避免的杂质元素;
S1、转炉内装入3吨废钢,兑入98吨1319℃含有上述质量百分比元素的低钒铁水,摇直转炉开始供氧吹炼,氧枪喷孔数为3孔,氧气流速为2.3马赫,压力1.1MPa;
S2、吹炼开始后至6min的阶段,控制氧枪枪位保持在1.3m,吹炼过程中加入石灰1100kg,白云石和萤石的混合物750kg;
S3、S2结束后的4min,控制氧枪枪位保持在1.2m,保持原氧压和流速继续吹炼,吹炼过程中加入石灰1056kg,生白云石和萤石的混合物720kg;
S4、S3结束后的75s,控制氧枪枪位在1.0m,吹炼结束后出钢,得到终点钢水。
测量所得终点钢水的碳含量、温度、钒含量后将所得终点钢水转移至后工序,经LF精炼、连铸后生产HRB400E型钢,具体包括以下质量百分比的成分:C:0.22%,Si:0.40%,Mn:0.135%,V:0.04%,P:0.04%;S:0.04%,其余为Fe和不可避免的杂质元素。
实施例3
一种低钒铁水转炉炼钢的控制方法,低钒铁水中包括以下质量百分比的元素:C:4.27%,Si+Ti:0.19%,P:0.114%:S:0.034%,V:0.122%,其余为铁和不可避免的杂质元素;
S1、转炉内装入2吨废钢,兑入99吨1326℃含有上述质量百分比元素的低钒铁水,摇直转炉开始供氧吹炼,氧枪喷孔数为3孔,氧气流速为2.2马赫,压力1.1MPa;
S2、吹炼开始后至4min的阶段,控制氧枪枪位保持在1.3m,吹炼过程中加入石灰1630kg,白云石和萤石的混合物790kg;
S3、S2结束后的5min,控制氧枪枪位保持在1.4m,保持原氧压和流速继续吹炼,吹炼过程中加入石灰845kg,生白云石和轻烧白云石的混合物398kg;
S4、S3结束后的90s,控制氧枪枪位在1.1m,吹炼结束后出钢,得到终点钢水。
测量所得终点钢水的碳含量、温度、钒含量后将所得终点钢水转移至后工序,经LF精炼、连铸后生产HRB400E型钢,具体包括以下质量百分比的成分:C:0.24%,Si:0.45%,Mn:0.145%,V:0.05%,P:0.03%;S:0.04%,其余为Fe和不可避免的杂质元素。
对比例1
一种低钒铁水转炉炼钢的控制方法,低钒铁水中包括以下质量百分比的元素:C:4.27%,Si+Ti:0.19%,P:0.114%:S:0.034%,V:0.122%,其余为铁和不可避免的杂质元素;
S1、转炉内装入7吨废钢,兑入99吨1326℃含有上述质量百分比元素的低钒铁水,摇直转炉开始供氧吹炼,氧枪喷孔数为3孔,氧气流速为2.2马赫,压力1.1MPa;
S2、吹炼开始后至4min的阶段,控制氧枪枪位保持在1.3m,吹炼过程中加入石灰1630kg,白云石和萤石的混合物790kg;
S3、S2结束后的5min,控制氧枪枪位保持在1.4m,保持原氧压和流速继续吹炼,吹炼过程中加入石灰845kg,生白云石和轻烧白云石的混合物398kg;
S4、S3结束后的90s,控制氧枪枪位在1.1m,吹炼结束后出钢,得到终点钢水。
测量所得终点钢水的碳含量、温度、钒含量后将所得钢水转移至后工序,经LF精炼、连铸后生产HRB400E型钢,具体包括以下质量百分比的成分:C:0.24%,Si:0.45%,Mn:0.145%,V:0.05%,P:0.03%;S:0.04%,其余为Fe和不可避免的杂质元素。
对比例2
一种低钒铁水转炉炼钢的控制方法,低钒铁水中包括以下质量百分比的元素:C:4.27%,Si+Ti:0.19%,P:0.114%:S:0.034%,V:0.122%,其余为铁和不可避免的杂质元素;
S1、转炉内装入2吨废钢,兑入99吨1326℃含有上述质量百分比元素的低钒铁水,摇直转炉开始供氧吹炼,氧枪喷孔数为3孔,氧气流速为2.2马赫,压力1.1MPa;
S2、吹炼开始后至4min的阶段,控制氧枪枪位保持在1.3m,吹炼过程中加入石灰1630kg,白云石和萤石的混合物790kg;
S3、S2结束后的6min,控制氧枪枪位保持在1.4m,保持原氧压和流速继续吹炼,吹炼过程中加入石灰845kg,生白云石和轻烧白云石的混合物398kg;
S4、S3结束后的90s,控制氧枪枪位在0.9m,吹炼结束后出钢,得到终点钢水。
测量所得终点钢水的碳含量、温度、钒含量后将所得终点钢水转移至后工序,经LF精炼、连铸后生产HRB400E型钢,具体包括以下质量百分比的成分:C:0.24%,Si:0.45%,Mn:0.145%,V:0.05%,P:0.03%;S:0.04%,其余为Fe和不可避免的杂质元素。
对比例3
一种低钒铁水转炉炼钢的控制方法,低钒铁水中包括以下质量百分比的元素:C:4.27%,Si+Ti:0.19%,P:0.114%:S:0.034%,V:0.122%,其余为铁和不可避免的杂质元素;
S1、转炉内装入2吨废钢,兑入99吨1326℃含有上述质量百分比元素的低钒铁水,摇直转炉开始供氧吹炼,氧枪喷孔数为3孔,氧气流速为2.2马赫,压力1.1MPa;
S2、吹炼开始后至4min的阶段,控制氧枪枪位保持在1.6m,吹炼过程中加入石灰1630kg,白云石和萤石的混合物790kg;
S3、S2结束后的6min,控制氧枪枪位保持在1.4m,保持原氧压和流速继续吹炼,吹炼过程中加入石灰845kg,生白云石和轻烧白云石的混合物398kg;
S4、S3结束后的90s,控制氧枪枪位在1.1m,吹炼结束后出钢,得到终点钢水。
测量所得终点钢水的碳含量、温度、钒含量后将所得终点钢水转移至后工序,经LF精炼、连铸后生产HRB400E型钢,具体包括以下质量百分比的成分:C:0.24%,Si:0.45%,Mn:0.145%,V:0.05%,P:0.03%;S:0.04%,其余为Fe和不可避免的杂质元素。
对比例4
一种低钒铁水转炉炼钢的控制方法。低钒铁水中包括以下质量百分比的元素:C:4.27%,Si+Ti:0.19%,P:0.114%:S:0.034%,V:0.122%,其余为铁和不可避免的杂质元素;
S1、转炉内装入2吨废钢,兑入99吨1326℃含有上述质量百分比元素的低钒铁水,摇直转炉开始供氧吹炼,氧枪喷孔数为3孔,氧气流速为2.2马赫,压力1.1MPa;
S2、吹炼开始后至4min的阶段,控制氧枪枪位保持在1.3m,吹炼过程中加入石灰1630kg,白云石和萤石的混合物790kg;
S3、S2结束后的6min,控制氧枪枪位保持在1.4m,保持原氧压和流速继续吹炼,吹炼过程中加入石灰845kg,生白云石和轻烧白云石的混合物398kg;
S4、S3结束后的180s,控制氧枪枪位在1.1m,吹炼结束后出钢,得到终点钢水。
测量所得终点钢水的碳含量、温度、钒含量后将所得终点钢水转移至后工序,经LF精炼、连铸后生产HRB400E型钢,具体包括以下质量百分比的成分:C:0.24%,Si:0.45%,Mn:0.145%,V:0.05%,P:0.03%;S:0.04%,其余为Fe和不可避免的杂质元素。
对比例5:
一种低钒铁水转炉炼钢的控制方法,低钒铁水中包括以下质量百分比的元素:C:4.28%,Si+Ti:0.37%,P:0.114%:S:0.041%,V:0.128%,其余为铁和不可避免的杂质元素;
S1、转炉内装入7吨废钢,兑入96吨1321℃含有上述质量百分比元素的低钒铁水,摇直转炉开始供氧吹炼,氧枪喷孔数为3孔,氧气流速为2.2马赫,压力1.1MPa;
S2、吹炼开始后至5min的阶段,控制氧枪枪位保持在1.6m,吹炼过程中加入石灰1300kg,白云石和萤石的混合物780kg;
S3、S2结束后的5min,控制氧枪枪位保持在1.4m,保持原氧压和流速继续吹炼,吹炼过程中加入石灰620kg,生白云石和轻烧白云石的混合物468kg;
S4、S3结束后的180s,控制氧枪枪位在0.9m,吹炼结束后出钢,得到终点钢水;
测量所得终点钢水的碳含量、温度、钒含量后将所得终点钢水转移至后工序,经LF精炼、连铸后生产HRB400E型钢,具体包括以下质量百分比的成分:C:0.24%,Si:0.45%,Mn:0.145%,V:0.05%,P:0.03%;S:0.04%,其余为Fe和不可避免的杂质元素。
效果例
各实施例&对比例吹炼终点温度、碳含量、钒含量及钒回收率的结果如表1所示。
表1实施效果
由表1中的实施效果可见,本发明实施例中转炉终点所得钢水中碳元素的质量百分含量为0.06~0.10%,终点温度为1650~1670℃,钒回收率为9~12%,可见本申请通过减少废钢加入量,提高后期吹炼枪位,缩短终点前降枪吹炼时间等方式,提高了终点温度和碳含量,实现了钒元素的有效回收,降低了后续合金化过程中钒合金的用量,节约了成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低钒铁水转炉炼钢的控制方法,其特征在于,所述低钒铁水包括以下质量百分比的化学成分:
C:4.0~4.4%,V:0.10~0.15%,Si+Ti:0.2~0.5%,P:≤0.13%,S:≤0.06%,其余为铁和不可避免的杂质元素;
所述低钒铁水在顶吹转炉中冶炼,采用单渣工艺,具体包括如下步骤:
S1、转炉内装入废钢,兑入所述低钒铁水,摇直转炉,开始吹炼;所述废钢与铁水的质量比例为2~4:100;
S2、吹炼开始至4~6min的阶段,加入造渣料并控制氧枪枪位1.3~1.4m;
S3、S2结束后的4~6min,加入造渣料并控制氧枪枪位1.2~1.4m;
S4、S3结束后的60~90s,控制氧枪枪位至1.0~1.1m,吹炼结束后出钢,得到终点钢水,所述终点钢水中碳元素的质量百分含量为0.06~0.10%,转炉终点温度为1650~1670℃。
2.根据权利要求1所述的低钒铁水转炉炼钢的控制方法,其特征在于,炼钢所用转炉氧枪喷孔数为3孔,吹炼过程中控制氧气流速为2.0~2.4马赫,氧枪压力0.9~1.1Mpa。
3.根据权利要求1所述的低钒铁水转炉炼钢的控制方法,其特征在于,S1中兑入的所述低钒铁水的温度为1300~1350℃。
4.根据权利要求1所述的低钒铁水转炉炼钢的控制方法,其特征在于,S2、S3加入的造渣料的成分为石灰和其他造渣料。
5.根据权利要求4所述的低钒铁水转炉炼钢的控制方法,其特征在于,所述其他造渣料为轻烧白云石、生白云石、萤石其中的一种或几种。
6.根据权利要求4所述的低钒铁水转炉炼钢的控制方法,其特征在于,所述石灰的总加入量为20~25kg/吨钢,所述其他造渣料的总加入量为10~15kg/吨钢。
7.根据权利要求6所述的低钒铁水转炉炼钢的控制方法,其特征在于,S2阶段加入所述石灰总加入量的1/2~2/3,S3阶段内加入剩余所述石灰。
8.根据权利要求6所述的低钒铁水转炉炼钢的控制方法,其特征在于,S2阶段加入所述其他造渣料总加入量的1/2~2/3,S3阶段内加入剩余所述其他造渣料。
9.权利要求1~8任一项所述的低钒铁水转炉炼钢的控制方法在生产HRB400E钢种中的应用,其特征在于,用所述终点钢水生产HRB400E钢种。
10.根据权利要求9所述的应用,所述HRB400E钢种中的元素含量按重量百分比计包括:C:0.2~0.25%,Si:0.35~0.6%,Mn:0.125~0.160%,V:0.03~0.05%,P≤0.045%;S≤0.045%,其余为Fe及不可避免的杂质元素。
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